全國(guó)2017版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題突破6物理實(shí)驗(yàn)第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn).docx

第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn)1(2016全國(guó)卷，22)某同學(xué)用圖1中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直。圖1(1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路。要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)。(2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議：A適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離B換一根更長(zhǎng)的金屬棒C適當(dāng)增大金屬棒中的電流其中正確的是_(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))。解析(1)實(shí)物連線如圖所示。(2)根據(jù)公式FBIL可得，適當(dāng)增加導(dǎo)軌間的距離或者增大電流，可增大金屬棒受到的安培力，根據(jù)動(dòng)能定理得，F(xiàn)smgsmv2，則金屬棒離開導(dǎo)軌時(shí)的動(dòng)能變大，即離開導(dǎo)軌時(shí)的速度變大，A、C正確；若換用一根更長(zhǎng)的金屬棒，但金屬棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度即導(dǎo)軌間的寬度不變，安培力F不變，棒的質(zhì)量變大，速度v變小，B錯(cuò)誤。答案(1)見解析圖(2)AC2(2016全國(guó)卷，23)某同學(xué)利用圖(a)所示電路測(cè)量量程為2.5 V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50 )，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5 k)，直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V)，開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干。(a)實(shí)驗(yàn)步驟如下按電路原理圖2(a)連接線路；將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對(duì)應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表滿偏；保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器_(填“R1”或“R2”)。(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實(shí)物圖連線。(b)圖2(3)實(shí)驗(yàn)步驟中記錄的電阻箱阻值為630.0 ，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)滑動(dòng)變阻器上的分壓不變，計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為_(結(jié)果保留到個(gè)位)。(4)如果此電壓表是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為_(填正確答案標(biāo)號(hào))。A100 A B250 A C500 A D1 mA解析(1)本實(shí)驗(yàn)測(cè)電壓表的內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)中電壓表示數(shù)變化不大，則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大，故需要滑動(dòng)變阻器的最大阻值較小，故選R1可減小實(shí)驗(yàn)誤差。(2)滑動(dòng)變阻器為分壓式，連接實(shí)物電路如圖所示：(3)電壓表和電阻箱串聯(lián)，兩端電壓分別為2.00 V和0.50 V，則RV4R2 520 。(4)電壓表的滿偏電流Ig A1 mA，故選項(xiàng)D正確。答案(1)R1(2)見解析圖(3)2 520(4)D3(2016全國(guó)卷，23)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60 時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 )，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 )，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 )，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 時(shí)阻值為650.0 。(1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。圖3(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。將開關(guān)向_(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至_。(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。解析(1)熱敏電阻工作溫度達(dá)到60 時(shí)，報(bào)警器報(bào)警，故需通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱使其電阻為60 時(shí)的熱敏電阻的阻值，即調(diào)節(jié)到阻值650.0 ，使報(bào)警器能正常報(bào)警，電路圖如答案圖。(2)U18 V，當(dāng)通過(guò)報(bào)警器的電流10 mAIc20 mA，故電路中總電阻R，即900 R1 800 ，故滑動(dòng)變阻器選R2。(3)熱敏電阻為650.0 時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，電阻箱的阻值也應(yīng)為650.0 ，實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)，將開關(guān)置于c端，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到報(bào)警器開始報(bào)警。為防止通過(guò)報(bào)警器電流過(guò)大，造成報(bào)警器燒壞，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片置于b端。答案(1)如圖所示(2)R2(3)650.0b接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò)20 mA，報(bào)警器可能損壞c報(bào)警器開始報(bào)警備 考 指 導(dǎo)【考情分析】2014卷T23：安阻法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r卷T22：伏安法測(cè)電阻2015卷T23：改裝和校準(zhǔn)毫安表卷T23：半偏法測(cè)量電壓表的內(nèi)阻2016卷T23：實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，器材的選擇及過(guò)程分析卷T23：電壓表內(nèi)阻的測(cè)量，實(shí)物連線卷T22：實(shí)物連線，安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)每年必考。【備考策略】(1)掌握基本儀器的原理和使用。(2)掌握基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和?shí)驗(yàn)思想，如伏安法測(cè)電阻，電流表的內(nèi)、外接法及滑動(dòng)變阻器的連接方式。(3)掌握處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基本方法，如圖象法、平均值法等。基本儀器使用與讀數(shù)規(guī) 律 方 法電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“兩尺”與“三表”(1)游標(biāo)卡尺游標(biāo)尺刻度格數(shù)游標(biāo)尺刻度總長(zhǎng)度(mm)游標(biāo)尺每小格與1 mm相差(mm)精確度(mm)測(cè)量結(jié)果(游標(biāo)尺上第n條刻度線與主尺上某刻度線對(duì)齊)(mm)1090.10.1主尺上讀的毫米數(shù)0.1n20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)0.05n50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)0.02n【特別提醒】讀數(shù)最后的“0”不能丟。如20分度的游標(biāo)卡尺上偶數(shù)條刻度線與主尺上的某一刻度線對(duì)齊或50分度的游標(biāo)尺上“5”的整數(shù)倍條刻度線與主尺上的某一刻度線對(duì)齊等。讀數(shù)時(shí)兩次單位要統(tǒng)一，都用mm，最后根據(jù)題目要求轉(zhuǎn)換單位。游標(biāo)卡尺不需要估讀。(2)螺旋測(cè)微器(千分尺)讀數(shù)方法：測(cè)量值固定刻度讀數(shù)0.01 mm可動(dòng)刻度讀數(shù)(一定要估讀)。讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上半毫米刻度線是否已經(jīng)露出。(3)電流表和電壓表量程精確度讀數(shù)規(guī)則電流表03 A0.1 A與刻度尺一樣，采用估讀，讀數(shù)規(guī)則較簡(jiǎn)單，只需要精確值后加一估讀數(shù)即可電壓表03 V0.1 V電流表00.6 A0.02 A估讀位與最小刻度在同一位，采用估讀電壓表015 V0.5 V估讀位與最小刻度在同一位，采用估讀(4)多用電表(歐姆表)使用a機(jī)械調(diào)零：檢查表針是否停在左端的“0”位置；b選取適當(dāng)倍率擋；c歐姆調(diào)零：兩表筆相接，檢查表針是否停在右端的“0”位置；d把兩表筆分別與待測(cè)電阻兩端相接，歐姆表的讀數(shù)乘以倍率即被測(cè)電阻的阻值；e實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將表筆拔出，并將選擇開關(guān)旋至OFF擋或交流電壓最高擋。注意事項(xiàng)a測(cè)量電阻時(shí)，待測(cè)電阻要與其他電路元件斷開，兩手不要接觸待測(cè)電阻兩端；b選擇好倍率擋后要進(jìn)行歐姆調(diào)零，且每換一次倍率擋要“調(diào)零”一次；c測(cè)量電阻時(shí)，若指針偏角過(guò)小，換較大倍率擋；若指針偏角過(guò)大，換較小倍率擋；d讀數(shù)示數(shù)倍率。【特別提醒】(1)電流的流向一定是“紅進(jìn)黑出”；(2)歐姆表的中值電阻為R中。 精 典 題 組1下面各圖均是用游標(biāo)卡尺測(cè)量時(shí)的示意圖，圖4甲中游標(biāo)卡尺為50分度游標(biāo)卡尺，圖乙為20分度游標(biāo)卡尺，圖丙為10分度游標(biāo)卡尺，它們的讀數(shù)分別為_；_；_。圖4解析在圖甲中，主尺讀數(shù)為42 mm，游標(biāo)尺上第5條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于卡尺是50分度的，所以讀數(shù)為42 mm50.02 mm42.10 mm；在圖乙中，主尺讀數(shù)為63 mm，游標(biāo)尺上第6條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于卡尺是20分度的，所以讀數(shù)為63 mm60.05 mm63.30 mm；在圖丙中，主尺讀數(shù)為29 mm，游標(biāo)尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于卡尺是10分度的，所以讀數(shù)為29 mm80.1 mm29.8 mm。答案42.10 mm63.30 mm29.8 mm2如圖5所示為電壓表和電流表的刻度盤示意圖，指針位置分別如圖甲、乙所示。(1)若使用的是03 V量程的電壓表，讀數(shù)為_V。若使用的是015 V量程的電壓表，讀數(shù)為_V。(2)若使用的是00.6 A量程的電流表，讀數(shù)為_A。若使用的是03 A量程的電流表，讀數(shù)為_A。圖5解析對(duì)于電壓表，當(dāng)選取03 V量程時(shí)，每小格為0.1 V，讀數(shù)為1.68 V，當(dāng)選取015 V量程時(shí)，每小格為0.5 V，讀數(shù)為8.4 V；對(duì)于電流表，當(dāng)選取00.6 A量程時(shí)，每小格為0.02 A，讀數(shù)為0.46 A，當(dāng)選取03 A量程時(shí)，每小格為0.1 A，讀數(shù)為2.30 A。答案(1)1.688.4(2)0.462.303.某中學(xué)的實(shí)驗(yàn)小組的成員在應(yīng)用多用電表測(cè)電阻。(1)多用電表的表盤如圖6所示，其中表盤上的三個(gè)重要的部件用三個(gè)字母A、B、C標(biāo)記了出來(lái)。該小組的成員在測(cè)量電阻時(shí)的操作過(guò)程如下：圖6在測(cè)量電阻前，首先進(jìn)行的操作應(yīng)是機(jī)械調(diào)零，要調(diào)節(jié)部件_(填“A”“B”或“C”)，使多用電表的指針指在表盤最_(填“左”或“右”)端的零刻度線位置；將旋鈕C調(diào)節(jié)到“100”的擋位；將紅表筆插到_(填“”或“”)孔，黑表筆插到_(填“”或“”)孔，將兩表筆短接，調(diào)節(jié)部件_(填“A”“B”或“C”)，使多用電表的指針指在表盤最_(填“左”或“右”)端的零刻度線位置；完成以上的操作后，將兩表筆與被測(cè)量的電阻良好接觸，多用電表的指針幾乎沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為了減小測(cè)量的誤差，從下列選項(xiàng)中選出正確的操作步驟，并進(jìn)行正確的排序_，最后測(cè)出待測(cè)電阻的阻值。A用兩表筆與待測(cè)電阻相接觸B將兩表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零C將旋鈕C調(diào)節(jié)到“1”的擋位D將旋鈕C調(diào)節(jié)到“1k”的擋位(2)該小組的成員將多用電表調(diào)節(jié)無(wú)誤后，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，如果選用“100”的擋位測(cè)量某電阻的阻值，多用電表表盤的指針如圖7所示，則該電阻的阻值為_；如果選用100 mA直流電流擋測(cè)量電流，指針的偏轉(zhuǎn)如圖7所示，則該電流的大小為_；如果選用50 V的直流電壓擋測(cè)量電壓，指針的偏轉(zhuǎn)如圖7所示，則該電壓的大小為_。圖7解析(1)多用電表使用前要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使指針指向左邊的零刻度線處，使用中每次換歐姆擋都要進(jìn)行歐姆調(diào)零，使指針指向右邊的零刻度線處；由于測(cè)量電阻時(shí)，指針幾乎沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明需增大倍率，使指針指向中央刻度附近。(2)若用“100”擋測(cè)電阻，讀數(shù)為16.0100 1 600 ；若用100 mA的直流電流擋測(cè)電流，讀數(shù)為4.810 mA48 mA；若用50 V的直流電壓擋測(cè)電壓，讀數(shù)為24.0 V。答案(1)A左B右DBA(2)1 600 48 mA24.0 V以測(cè)量電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)(含電表的改裝)規(guī) 律 方 法1最常用的電阻測(cè)量方法(1)“伏安法”有電壓表、電流表且電表量程恰當(dāng)時(shí)選擇“伏安法”。(2)“安安法”電壓表不能用或沒(méi)有電壓表的情形下，若知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當(dāng)作電壓表使用，即選擇“安安法”。(3)“伏伏法”電流表不能用或沒(méi)有電流表的情況下，若知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當(dāng)作電流表使用，即選擇“伏伏法”。(4)“伏安加R法”在運(yùn)用伏安法測(cè)電阻時(shí)，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護(hù)電阻的方法就應(yīng)運(yùn)而生，“伏安加R法”又叫做“加保護(hù)電阻法”。(5)滑動(dòng)變阻器限流式、分壓式接法的選擇當(dāng)題中要求負(fù)載上電壓或電流從零開始調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)采用分壓式接法；當(dāng)題中要求測(cè)量精確度高且調(diào)節(jié)范圍大時(shí)，一般用分壓式接法；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的總電阻比待測(cè)電阻阻值的一半還小時(shí)，一般用分壓式接法；負(fù)載電阻的阻值小于滑動(dòng)變阻器的總電阻或相差不多，且電壓、電流不要求從零可調(diào)時(shí)，一般用限流式接法；兩種接法均可使用時(shí)，優(yōu)先用限流式接法(節(jié)能)。(6)電表的“三用”：如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測(cè)電流，也可以測(cè)電壓，還可以作為定值電阻來(lái)用，即“一表三用”。2最為精確的電阻測(cè)量方法等效替代法(1)電流等效替代圖8(2)電壓等效替代圖93電表內(nèi)阻測(cè)量最常用的方法半偏法(1)用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻，如圖10所示，電阻箱應(yīng)和電流表并聯(lián)，然后與大電阻滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，R測(cè)R真。圖11精 典 題 組1某同學(xué)現(xiàn)利用圖12甲所示的電路來(lái)測(cè)量一電阻Rx的阻值。甲(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動(dòng)變阻器R，使電流表指針指向一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?。記下此時(shí)_和電阻箱的阻值R1，此時(shí)電阻箱的讀數(shù)如圖乙所示；閉合開關(guān)S2，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，然后_，使_，記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R2，此時(shí)電阻箱的讀數(shù)如圖丙所示；(2)在步驟中電阻箱的讀數(shù)為R1_；在步驟中電阻箱的讀數(shù)為R2_。(3)電阻Rx的阻值為Rx_。圖12解析(2)由圖乙和圖丙可知R160 ，R280 。(3)由于R1加上Rx在電路中所起的作用與R2相同(電流表指針指示同一位置)，則有R1RxR2，故有RxR2R180 60 20 。答案(1)電流表的示數(shù)I調(diào)節(jié)電阻箱R的電阻電流表的讀數(shù)仍然為I(2)6080(3)202(2016福建漳州模擬)待測(cè)電阻Rx的阻值約為20 ，現(xiàn)要測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供器材如下：A電流表A1(量程為150 mA，內(nèi)阻約為10 )B電流表A2(量程為20 mA，內(nèi)阻r230 )C電壓表V(量程為15 V，內(nèi)阻約為3 000 )D定值電阻R0100 E滑動(dòng)變阻器R1，最大阻值為5 ，額定電流為1.0 AF滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值為5 ，額定電流為0.5 AG電源，電動(dòng)勢(shì)E4 V(內(nèi)阻不計(jì))H電鍵S及導(dǎo)線若干(1)為了使電表調(diào)節(jié)范圍較大，測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)電表讀數(shù)不小于其量程的三分之一，請(qǐng)從所給的器材中選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材：_(均用器材前對(duì)應(yīng)的序號(hào)字母填寫)；(2)根據(jù)你選擇的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你在虛線框內(nèi)畫出測(cè)量Rx的最佳實(shí)驗(yàn)電路圖并標(biāo)明元件符號(hào)； (3)待測(cè)電阻的表達(dá)式為Rx_，式中各符號(hào)的物理意義為_。解析(1)由于電源電動(dòng)勢(shì)為4 V，電壓表V量程為15 V，測(cè)量中電壓表示數(shù)達(dá)不到其量程的三分之一，故電壓表不能使用；可將電流表A2與定值電阻R0串聯(lián)當(dāng)作電壓表與電流表A1配合使用，用伏安法測(cè)量待測(cè)電阻阻值，由于改裝的電壓表內(nèi)阻已知，故電流表A1采用外接法，改裝的電壓表量程為20 mA130 2.6 V，兩個(gè)滑動(dòng)變阻器最大阻值均為5 ，無(wú)法起到限流作用，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；此時(shí)考慮到干路最小電流約為0.8 A，故滑動(dòng)變阻器只能選擇R1，經(jīng)過(guò)估算當(dāng)電流表A1滿偏時(shí)，電流表A2也正好滿偏，非常匹配，滿足電表讀數(shù)不小于其量程的三分之一。故器材選擇ABDEGH。(2)如圖所示(3)待測(cè)電阻Rx，其中，I1、I2分別為A1和A2的示數(shù)，R0與r2分別為定值電阻和A2內(nèi)阻的阻值。答案(1)ABDEGH(2)如圖所示(3)；I1、I2分別為A1和A2的示數(shù)，R0與r2分別為定值電阻和A2內(nèi)阻的阻值3在“描繪小燈泡的伏特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)選中一個(gè)標(biāo)有“2.5 V0.6 W”字樣的小燈泡，除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有下列器材可供選擇電壓表V1，(量程15 V，內(nèi)阻約為6 k)；電壓表V2(量程3 V，內(nèi)阻約為3 k)；電流表A1(量程300 mA，內(nèi)阻約為1 )；電流表A2(量程150 mA，內(nèi)阻約為2 )；滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為200 )；滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為10 )；直流電源E1(電動(dòng)勢(shì)為4.5 V，r10.8 )。(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_。(填寫器材代號(hào))(2)以下的四個(gè)電路中應(yīng)選用_選項(xiàng)中的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(3)做完上述實(shí)驗(yàn)后，該同學(xué)接著用(2)中所選電路分別描繪了三個(gè)電學(xué)元件的伏安特性曲線，如圖13甲所示，圖線1、2、3分別是元件1、元件2、元件3的伏安特性曲線，則三個(gè)元件中屬于線性元件的是元件_(填寫元件代號(hào))。然后他用如圖乙所示的電路給三個(gè)元件分別供電，并測(cè)出給元件1和元件2供電時(shí)的電流和電壓值，分別標(biāo)在圖甲上，它們是A點(diǎn)和B點(diǎn)。已知R08.8 ，則該電源的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)電阻r_。這個(gè)電源給元件3供電時(shí)，元件3的電功率P_W。圖13解析(1)因燈泡的額定電壓為2.5 V，故電壓表選用量程為3 V的V2。燈泡的額定電流I0.24 A，可知應(yīng)選擇量程為300 mA的電流表A1。從測(cè)量的精確度以及操作的方便性考慮，滑動(dòng)變阻器選擇最大阻值為10 的R2。(2)因?yàn)殡妷?、電流需從零開始測(cè)起，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，燈泡的電阻大約為R10.4 ，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采用外接法誤差較小。故選用A選項(xiàng)中的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(3)在圖甲中，只有圖線1為直線，故線性元件為元件1。將電阻R0等效到電源的內(nèi)部，連接A、B兩點(diǎn)并延長(zhǎng)至與橫軸和縱軸相交，該圖線為電源外電壓與電流的關(guān)系圖線。如圖所示，當(dāng)電流為0時(shí)，外電壓為3.0 V，知電源的電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，內(nèi)阻r 8.8 1.2 。此時(shí)元件3的電流I0.2 A，兩端電壓U1.0 V，則元件3的電功率為PUI0.2 W。答案(1)V2A1R2(2)A(3)13.01.20.2以測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī) 律 方 法1電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量方法任何一種實(shí)驗(yàn)方法。一定要緊扣閉合電路歐姆定律EUIr，而最關(guān)鍵的是看電路中如何測(cè)量出路端電壓U和電路中的總電流I，這也是命題專家命題時(shí)的入手點(diǎn)。2數(shù)據(jù)處理利用圖象得出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是常見的方法，對(duì)于不同的電路設(shè)計(jì)，在作圖象時(shí)都要畫出傾斜直線，即得到有關(guān)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的一次函數(shù)關(guān)系，再利用圖象中的斜率與截距求解。當(dāng)電流表或電壓表量程不符合實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，要考慮改裝電表進(jìn)行測(cè)量，所以有時(shí)也會(huì)用兩個(gè)電流表或兩個(gè)電壓表來(lái)進(jìn)行測(cè)量。精 典 題 組1某物理興趣實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)為了測(cè)量電動(dòng)勢(shì)約為3 V的某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材如下。A電壓表V1(03 V，RV110 k)B電壓表V2(015 V，RV250 k)C電流表A1(03 mA，Rg100 )D電流表A2(03 A，內(nèi)阻約為0.5 )E滑動(dòng)變阻器R1(010 )F滑動(dòng)變阻器R2(01 000 )G定值電阻R30.5 H定值電阻R410 I開關(guān)S以及導(dǎo)線若干回答下列問(wèn)題：(1)在設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，電壓表應(yīng)選_(填器材前的序號(hào))，為了操作方便，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(填器材前的序號(hào))，通過(guò)分析可知電流表A1的量程太小、電流表A2的量程太大，該小組的同學(xué)想將電流表A1改裝成量程合適的電流表，則應(yīng)將電流表A1與定值電阻_(填器材前的序號(hào))_(填“串”或“并”)聯(lián)，改裝后的電流表的量程應(yīng)為_A；(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的電路圖測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，畫在如圖14甲所示的虛線框內(nèi)；圖14(3)該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用所設(shè)計(jì)的電路得到多組數(shù)據(jù)，以電流表A1的示數(shù)為橫坐標(biāo)、電壓表的示數(shù)為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，并將各組數(shù)據(jù)描繪在該坐標(biāo)系中，得到的UI圖象如圖乙所示，則該電源的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_。(結(jié)果保留兩位小數(shù))解析(1)電源的電動(dòng)勢(shì)約為3 V，電壓表應(yīng)選A，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E，它的阻值范圍是010 ，電路中最小電流約為0.3 A，為了擴(kuò)大電流表A1的量程，應(yīng)與A1并聯(lián)一個(gè)小電阻R3，改裝電流表的滿偏電流IIg0.003 A A0.603 A；(2)電路圖如圖所示；(3)分析可知，改裝后電流表的量程是電流表A1量程的201倍，圖線在縱軸上的截距等于電源的電動(dòng)勢(shì)，由題圖乙讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為E2.96 V，圖線斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻r，故r 1.67 。答案(1)AEG并00.603(2)如圖所示(3)2.961.672小明利用如圖15甲所示的電路，完成了對(duì)電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V、內(nèi)阻約為幾歐姆的電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)定。其中R為電阻箱，R0為阻值為150 的定值電阻。小明連接好電路后，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，讀出了8組電壓表的讀數(shù)以及相對(duì)應(yīng)的電阻箱的阻值，并以電壓的倒數(shù)為縱坐標(biāo)、電阻箱的阻值R為橫坐標(biāo)，把記錄的數(shù)據(jù)描繪在了坐標(biāo)系中，如圖乙所示。圖15(1)如果電源的電動(dòng)勢(shì)用E表示、電源的內(nèi)阻用r表示，則關(guān)于R的表達(dá)式應(yīng)為_。(用E、r、R0表示)(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙所示的坐標(biāo)系中畫出圖線，并根據(jù)畫出的圖線求出該圖線的斜率k_V11，圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為b_V1。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)結(jié)合寫出的函數(shù)表達(dá)式以及圖線可知該電源的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析(1)由閉合電路歐姆定律得 ，解得R；(2)將明顯錯(cuò)誤的點(diǎn)舍掉，畫線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不能落在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，如圖所示。由圖可知，斜率k0.004 4 V11，圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為b0.70 V1；(3)由R得，k，b，又R0150 ，解得E1.52 V，r9.09 。答案(1)R(2)如圖所示0.004 40.70(3)1.529.09創(chuàng)新設(shè)計(jì)型電學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī) 律 方 法對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要注意從原理出發(fā)找方法，選器材，定方案。高考中，對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考查，一般不直接采用課本上的設(shè)計(jì)方案，但是其設(shè)計(jì)技能均取材于課本中的必考實(shí)驗(yàn)并結(jié)合生活實(shí)際，因此考生要對(duì)課本上的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)做到心中有數(shù)。 精 典 題 組1(2016福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查)國(guó)標(biāo)(GB/T)規(guī)定自來(lái)水在15 時(shí)電阻率應(yīng)大于13 m。某同學(xué)利用圖16電路測(cè)量15 自來(lái)水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管，細(xì)管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來(lái)水的水量，玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)器材還有：電源(電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻可忽略)，電壓表V1(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，電壓表V2(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，定值電阻R1(阻值4 k)，定值電阻R2(阻值2 k)，電阻箱R(最大阻值9 999 )，單刀雙擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干，游標(biāo)卡尺，刻度尺。圖16實(shí)驗(yàn)步驟如下：A用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d；B向玻璃管內(nèi)注滿自來(lái)水，并用刻度尺測(cè)量水柱長(zhǎng)度L；C把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)；D把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R；E改變玻璃管內(nèi)水柱長(zhǎng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟C、D，記錄每一次水柱長(zhǎng)度L和電阻箱阻值R；F斷開S，整理好器材。(1)測(cè)玻璃管內(nèi)徑d時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖17所示，則d_mm。圖17(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達(dá)式為Rx_(用R1、R2、R表示)。(3)利用記錄的多組水柱長(zhǎng)度L和對(duì)應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出如圖18所示的R關(guān)系圖象。自來(lái)水的電阻率_m(保留兩位有效數(shù)字)。圖18(4)本實(shí)驗(yàn)中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則自來(lái)水電阻率測(cè)量結(jié)果將_(填“偏大”“不變”或“偏小”)。答案(1)30.00(2)(3)14(4)偏大2某校進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)比賽，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上備有下列器材：A電壓表V1(量程約2 V，內(nèi)阻約1 k)B電壓表V2(量程為6 V，內(nèi)阻為2 k)C電流計(jì)G(量程為3 mA，內(nèi)阻約500 )D電流表A(量程為0.6 A，內(nèi)阻為0.5 )E滑動(dòng)變阻器R1(015 ，0.5 A)F滑動(dòng)變阻器R2(01 k，0.1 A)G電阻箱R3(0999.9 ，0.1 A)H電阻箱R4(09 999.9 ，0.2 A)I電源(6 V，0.5 A)J開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)利用以上器材在圖19中虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)最佳測(cè)量電路，要求既能確定電壓表V1的量程，又能盡量準(zhǔn)確地測(cè)定其內(nèi)阻，在圖中標(biāo)明選用器材的符號(hào)。圖中滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選擇_(填寫元件符號(hào))。圖19(2)(多選)若已知電壓表V1量程為2 V，則下列實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的電路圖中，能用來(lái)測(cè)定電壓表V1的內(nèi)阻且設(shè)計(jì)合理的是_。解析(1)分壓電路中，在額定電流允許的前提下選擇阻值較小的滑動(dòng)變阻器更方便調(diào)節(jié)，因此選擇R1。給定器材中電阻箱R4的最大阻值約為電壓表V1內(nèi)阻的10倍，因此最簡(jiǎn)測(cè)量電路為半偏法電路，如圖所示。由于待測(cè)電壓表V1量程未知，不能讀數(shù)，要確定V1的量程，需在半偏法電路兩端并聯(lián)電壓表V2以便讀取總電壓U，這樣既不影響半偏法實(shí)驗(yàn)測(cè)量，同時(shí)又可以測(cè)出測(cè)量電路兩端電壓，保證此電壓在調(diào)整電阻箱和滑動(dòng)變阻器時(shí)保持不變，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。(2)若電壓表V1量程已知，則可采用伏安法直接測(cè)量，電壓表額定電流約為IV A2 mA，可用電流計(jì)G測(cè)量電流，電壓則由V1讀取，滑動(dòng)變阻器阻值R1遠(yuǎn)小于測(cè)量電路總電阻，應(yīng)采用分壓電路，選項(xiàng)A中電路圖設(shè)計(jì)合理；選項(xiàng)B中，滑動(dòng)變阻器用R2接成限流電路，R2接入電路中的阻值最大時(shí)，每1 k電阻的電壓約為 V2.4 V，超過(guò)V1量程，不合理；選項(xiàng)C中V2與V1串聯(lián)，可將V2當(dāng)電流表使用，滿偏電流IV2 A3 mA，與電流計(jì)G量程相同，且R2接入電路中的阻值最大時(shí)，每1 k電阻的電壓約為 V1.5 V，設(shè)計(jì)合理；同理，選項(xiàng)D中V2與V1并聯(lián)，V2多余且只能測(cè)量電壓，不能計(jì)算V1內(nèi)阻，設(shè)計(jì)不合理。答案(1)設(shè)計(jì)電路如圖所示R1(2)AC【技巧點(diǎn)撥】測(cè)量電表內(nèi)阻時(shí)，要充分利用待測(cè)電表自身的測(cè)量功能，即電流表可測(cè)定通過(guò)自身的電流，電壓表可測(cè)量自身兩端的電壓，不需要用其他的電表來(lái)測(cè)量。1某同學(xué)用如圖1(a)所示的電路來(lái)測(cè)量某金屬絲的電阻率，其中電源為兩節(jié)干電池(總電動(dòng)勢(shì)約為3 V)，Rx為金屬絲，阻值約為5 ，R0為定值電阻，阻值已知，電流表內(nèi)阻不計(jì)。已知金屬絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，直徑為d，完成下列問(wèn)題：圖1(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量直徑結(jié)果如圖(b)所示，則d_。(2)電流表A1有兩個(gè)量程(00.6 A和03 A)，該實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇的量程為_。(3)有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R可供選擇(030 和0200 )，該實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選擇阻值范圍為_的滑動(dòng)變阻器。(4)改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄多組兩電流表讀數(shù)I1、I2，并作出I2I1的圖象，如圖(c)所示，已知該圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，斜率為k，則該金屬絲的電阻為_。(5)該金屬絲的電阻率為_(用R0、k、L、d表示)。解析(1)讀數(shù)為2 mm13.00.01 mm2.130 mm。(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為零時(shí)，流過(guò)A1的電流最大，約為I0.6 A，故選00.6 A量程。(3)滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇比被測(cè)電阻大的，但從操作方便性考慮，又不能太大，故選擇阻值范圍為030 的滑動(dòng)變阻器。(4)金屬絲的電阻為RxR0k。(5)由電阻定律有RxR0k，得。答案(1)2.130 mm(2)00.6(3)030 (4)R0k(5)2某實(shí)驗(yàn)小組用如下器材設(shè)計(jì)一個(gè)歐姆表：A電流表G(滿偏電流為Ig，內(nèi)阻為Rg)B電源：電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為rC滑動(dòng)變阻器RD紅表筆a、黑表筆b(1)將如圖2所示器材連成一個(gè)歐姆表。圖2(2)組裝好電路后將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表滿偏，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為_。(3)將待測(cè)電阻R1連入電路，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)Ig，則R1的阻值為_。解析(1)將各用電器串聯(lián)接入電路。(2)由閉合電路歐姆定律得RRgr。(3)由閉合電路歐姆定律得R1。答案(1)如圖所示(2)Rgr(3)3(2016河北邯鄲模擬)某實(shí)驗(yàn)小組要精確測(cè)定一個(gè)額定電壓為3 V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，已知該燈正常工作時(shí)電阻大約為300 ，電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A電流表A1(量程為15 mA，內(nèi)阻RA1約為10 )B電流表A2(量程為2 mA，內(nèi)阻RA220 )C定值電阻R110 D定值電阻R21 980 E滑動(dòng)變阻器R(020 )一個(gè)F電壓表V(量程為15 V，內(nèi)阻RV約為3 k)G蓄電池E(電動(dòng)勢(shì)為4 V，內(nèi)阻很小)H開關(guān)S一個(gè)(1)要完成實(shí)驗(yàn)，除蓄電池、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器外，還需選擇的器材有_(填寫器材前的字母編號(hào))。(2)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。(3)寫出測(cè)量LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式Rx_，說(shuō)明式中題目未給出的各物理量的意義：_解析(1)要精確測(cè)定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，需測(cè)量LED燈兩端的電壓和通過(guò)LED燈的電流，由于電壓表V的量程偏大，測(cè)量誤差較大，不能用電壓表V測(cè)量LED燈兩端的電壓，可以將電流表A2與定值電阻R2串聯(lián)改裝為電壓表測(cè)量電壓；LED燈正常工作時(shí)的電流在10 mA左右，可以用電流表A1和改裝后的電壓表測(cè)量通過(guò)LED燈的電流。(2)因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于LED燈的電阻，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。電路圖如圖所示。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律知，LED燈兩端的電壓UI2(R2RA2)，通過(guò)LED燈的電流II1I2，所以LED燈正常工作時(shí)的電阻Rx，I1、I2分別為電流表A1、